【導讀】近年來(lái)，隨著(zhù)人們對駕駛、信息、娛樂(lè )、安全等方面需求的提升，車(chē)機的集成化模塊化程度越來(lái)越高。這為車(chē)機系統的研發(fā)帶來(lái)新的挑戰，其中電源的設計便首當其沖。
汽車(chē)車(chē)載信息娛樂(lè )系統，又稱(chēng)車(chē)機，是基于車(chē)身總線(xiàn)系統和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)而形成的車(chē)載綜合信息處理系統。
近年來(lái)，隨著(zhù)人們對駕駛、信息、娛樂(lè )、安全等方面需求的提升，車(chē)機的集成化模塊化程度越來(lái)越高。這為車(chē)機系統的研發(fā)帶來(lái)新的挑戰，其中電源的設計便首當其沖。
上篇中，我們介紹了車(chē)機系統中一級電源和二級電源的性能要求，今天我們來(lái)看一看下篇：
攝像頭供電和USB充電的關(guān)鍵性能
01 如何解決環(huán)視攝像頭的供電問(wèn)題
將環(huán)視攝像頭的圖像處理集成到車(chē)機的主處理器是當下車(chē)機發(fā)展的新需求。如下圖所示，環(huán)視攝像頭模組一般分布在汽車(chē)的四周，通過(guò)長(cháng)距離的同軸電纜將數據和供電傳輸到位于駕駛室中控的中央處理器。
一般而言攝像頭內部的模組供電低于5V，然而當考慮到長(cháng)距離的線(xiàn)路壓降等原因，有些OEM會(huì )設定車(chē)機端攝像頭的供電在8V-10V左右。
這樣的供電要求對汽車(chē)電池而言顯得有些尷尬。
因為當汽車(chē)在做“冷車(chē)啟動(dòng)”等測試時(shí)，電池電壓最低可能跌至5V。同時(shí)即使是正常電壓工作范圍也需要支持最低9V。采用簡(jiǎn)單的降壓型DCDC難以很好的滿(mǎn)足這項性能。而采用先降壓再升壓的兩級電源架構，顯得效率低、面積大。
針對上述特性，MPS公司的MPQ8873產(chǎn)品則顯得優(yōu)勢明顯
更高效的架構
如圖所示，如果采用先降壓再升壓的兩級電源架構，其效率低。更重要的是，對于BOOST拓撲，即使通過(guò)EN關(guān)斷IC，其輸出電壓仍然等于輸入電壓，除非串聯(lián)額外的開(kāi)關(guān)，否則無(wú)法完全關(guān)斷后級負載。而采用MPQ8873這類(lèi)單級BUCK-BOOST，不僅效率高，布板面積節省，其使能EN對于輸出供電完全可控。
更簡(jiǎn)單的布局
MPQ8873具有內置4個(gè)MOS的Buck-Boost拓撲，可動(dòng)態(tài)調節輸出電壓。外圍電路極其簡(jiǎn)單，除必要的濾波電感電容和BST電容外，幾乎沒(méi)有其他元件。
更高的效率
MPQ8873內部集成15/35/15/35m? MOS管，在13.5V轉11.5V，負載3A測試條件下，效率超過(guò)95%。
更好的EMI
分布設計設計合理，方便進(jìn)行輸入輸出功率回路的最小環(huán)路設計，同時(shí)具有開(kāi)關(guān)頻率展頻功能，進(jìn)一步降低EMI。
02 全能的車(chē)機USB連接端口需要哪些功能
車(chē)機內CPU一般會(huì )接受來(lái)自多個(gè)USB的數據，其中有位于扶手箱的，也有來(lái)自前面板的，如下圖所示。位于手扶箱內的USB充電和數據端口，一般在遠端會(huì )配備USB充電IC和HUB芯片來(lái)集束USB數據通信；而位于前面板的USB端口，一般會(huì )將USB充電的功能集成在車(chē)機中。這樣的場(chǎng)合對USB充電IC提出了新的挑戰。
針對上述應用場(chǎng)合，MPS公司的MPQ4228-C產(chǎn)品具有如下應用特征：
更強的通用性
MPQ4228-C可以配置成USB-A或者USB-C。由于支持USB BC1.2 CDP協(xié)議，由MPQ4228-C支持的充電口能夠實(shí)現在手機和汽車(chē)進(jìn)行USB輸出交互的同時(shí)，提供大約10-15W左右的充電功率。
更細節的考量
由于車(chē)機和前面板USB充電端口有一段距離，再加上手機充電線(xiàn)纜本身也有一段長(cháng)度，真正到達手機端口的電壓相比于車(chē)機的輸出電壓可能有較大的壓差。MPQ4228-C具有線(xiàn)損補償功能，充電電流越大，MPQ4228的輸出電壓越高。線(xiàn)損補償的斜率可以通過(guò)外置電阻設計，靈活方便。
更安全的防護
在汽車(chē)充電端口的實(shí)際使用中，有時(shí)候會(huì )出現手機充電線(xiàn)纜的接頭由于隨意放置而誤入點(diǎn)煙器的事故。MPQ4228-C具有VBUS/DM/DP/CC等I/O引腳的短電池保護功能。這樣的保護功能可以避免上述事故對汽車(chē)充電IC的損壞。
更好的數據信號鏈傳輸
眼圖是評估USB2.0信號完整性的測試，MPQ4228-C具有極其出色的眼圖性能。
在USB2.0 DMDP數據經(jīng)過(guò)MPQ4228-C內部數據開(kāi)關(guān)的條件下，采用150cm的線(xiàn)纜，也能通過(guò)眼圖的測試。
更優(yōu)異的EMI性能
MPQ4228-C帶有EMI FSS功能，其評估板能夠在不加屏蔽罩及共模電感的條件下，通過(guò)國標等級5的測試。
更全的USB-IF認證
基于MPQ4228-C的評估板能夠通過(guò)USB-IF的相關(guān)認證，尤其，其內部獨有的OCP保護機制，能夠使其通過(guò)Apple MFI認證中。關(guān)于負載過(guò)電流瞬態(tài)脈沖的測試，即當輸出發(fā)生短暫過(guò)流條件下，MPQ4228-C能夠維持住VBUS電壓而不至于關(guān)斷保護。
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